Um éster carbonato , também chamado de carbonato orgânico ou organocarbonato , é um éster de ácido carbônico . É um grupo funcional de estrutura geral R 1 O (C = O) OR 2 , formalmente constituído por um grupo carbonilo rodeado por dois grupos alcoxi . A sua estrutura é semelhante à dos R 1 O (C = O) R ésteres e R 1 OR 2 éteres , bem como à dos carbonatos inorgânicos .
Os monômeros de policarbonatos (por exemplo, Lexan ) são ligados por grupos de carbonato. Esses policarbonatos são usados em lentes ópticas , discos compactos e vidros à prova de balas. Ésteres de carbonato pequenos, tais como carbonato de dimetila , o carbonato de etileno ou carbonato de propileno são usados como solventes . O carbonato de dimetila também é um agente de metilação suave.
Os ésteres de carbonato podem ser divididos em três categorias de acordo com sua estrutura.
A primeira categoria inclui carbonatos de dialquil ou diaril, ou seja, o carbonato com dois substituintes R. Os mais simples deles são carbonato de dimetila e carbonato de difenila :
Carbonato de dimetila
Carbonato de difenila
A segunda categoria contém ésteres de carbonato cujos dois substituintes não são alquilos ou arilos terminais, mas grupos bifuncionais alifáticos ou aromáticos. Entre eles, pode-se citar, por exemplo, poli (carbonato de propileno) ou poli (carbonato de bisfenol A) (Lexan):
poli (carbonato de propileno)
poli (carbonato de bisfenol A) (Lexan)
A última categoria inclui ésteres de carbonato em que os dois grupos estão ligados por pontes a dois ou três átomos de carbono, tais como carbonato de etileno e carbonato de trimetileno ; substituintes, por exemplo CH 3 para carbonato de propileno , também são possíveis:
Carbonato de etileno
Carbonato de trimetileno
Existem duas maneiras principais de preparar ésteres de carbonato: a reação entre um álcool (ou fenol ) e fosgênio (fosgenação) e a reação entre um álcool, monóxido de carbono e um oxidante ( carbonilação oxidativa ). Outros ésteres de carbonato podem então ser preparados por transesterificação .
Os álcoois reagem com o fosgênio para formar um éster carbonato de acordo com a seguinte reação:
2 ROH + COCl 2 → ROCO 2 R + 2 HClOs fenóis reagem de forma semelhante, sendo os policarbonatos de bisfenol A produzidos desta forma. Esta reação tem um rendimento muito bom. No entanto, o fosgênio usado é tóxico e, em geral, uma quantidade estequiométrica de base (por exemplo, piridina ) é adicionada para neutralizar o cloreto de hidrogênio formado. Este processo é, portanto, indesejável.
Ésteres de cloroformato são intermediários nesta reação. Em vez de reagir novamente com um álcool, eles podem ser desproporcionais para dar o diéster carbonato desejado e o equivalente fosgênio. sob essas condições, a reação requer metade do fosgênio e da base e, portanto, produz metade dos sais perdidos:
PhOH + COCl 2 → PhOCOCl + HCl 2 PhOCOCl → PhOCO 2 Ph + COCl 2Com um catalisador adequado, os álcoois podem reagir com o monóxido de carbono e um oxidante (por exemplo, dioxigênio ):
2 CH 3 OH + CO + [O] → CH 3 OCO 2 CH 3 + H 2 OA reação do dióxido de carbono com os epóxis é uma maneira de preparar ésteres de carbonato cíclicos de cinco átomos. A produção anual desse tipo de carbonatos cíclicos é estimada em 100.000 toneladas por ano, em 2010. Industrialmente, os óxidos de etileno e propileno reagem rapidamente com o dióxido de carbono para dar carbonatos de etileno e propeno (com o catalisador apropriado). Por exemplo :
C 2 H 4 O + CO 2 → C 2 H 4 O 2 COUma vez que o carbonato inicial é produzido, ele pode ser convertido em outros carbonatos por transesterificação . Um álcool mais nucleofílico será capaz de substituir um álcool menos nucleofílico. É por exemplo possível substituir um fenol de um carbonato de arilo por um álcool alifático. Se o álcool inicial também for mais volátil, é possível alterar o equilíbrio destilando-o.
No laboratório, os principais métodos utilizados para a síntese de ésteres carbonáticos são:
Um grande número de carbonatos orgânicos são usados como solventes . Eles são classificados como solventes polares , com uma ampla faixa de temperatura onde são líquidos. Por exemplo, o carbonato de propileno com um ponto de fusão de -55 ° C e um ponto de ebulição de 240 ° C . Eles também têm as vantagens de baixa ecotoxicidade e boa biodegradabilidade . No entanto, a produção industrial de carbonatos não é verde, pois a produção de carbonatos lineares é baseada no fosgênio , um poluente particularmente tóxico, e a dos carbonatos cíclicos no óxido de propileno , um carcinógeno.
Carbonatos orgânicos são usados como solventes em baterias de lítio ; devido à sua alta polaridade, eles podem dissolver os sais de lítio . O problema da alta viscosidade é geralmente contornado pelo uso de misturas de carbonatos, por exemplo, misturas de carbonato de dimetila a partir de carbonato de dietila e dimetoxietano .